24-V-DC-Netzteil dimensionieren: Einschaltströme, Reserve und Spannungsabfall richtig berechnen

→ Produktkategorie: Stromversorgung

 

Eine 24-V-DC-Stromversorgung versorgt in Maschinen und Schaltschränken häufig gleichzeitig SPS, HMI, Sensoren, Messumformer, Relais, Ventile und Kommunikationsmodule. Im normalen Betrieb kann die gemessene Stromaufnahme deutlich unter dem Nennstrom des Netzteils liegen. Trotzdem kann die Versorgung beim Einschalten oder bei einem bestimmten Maschinenzyklus kurzzeitig einbrechen.

Die Ursache liegt häufig nicht allein im addierten Dauerstrom. Kapazitive Eingänge, Magnetventile, Schütze, Bediengeräte und dezentrale Elektronik können beim Start wesentlich mehr Strom benötigen als im stationären Betrieb. Hinzu kommen Spannungsabfälle an langen Leitungen, Sicherungen, Klemmen und Steckverbindungen.

Ein zuverlässig ausgelegtes Netzteil muss deshalb nicht nur die Summe der Nennströme abdecken. Entscheidend sind das tatsächliche Lastprofil, die Dauer und Höhe von Einschaltströmen, die Leistungsreserve, das Temperaturverhalten, die Leitungsverteilung und das Kurzschlussverhalten der vollständigen 24-V-Anlage.

Geeignete Stromversorgungen und ergänzende Komponenten finden Sie im Bereich Stromversorgung. Einstellbare Netzgeräte für Entwicklung, Prüfung und Inbetriebnahme sind unter Netzgeräte und Laborstromversorgung zusammengefasst.

Nennspannung, Strom und Leistung richtig zuordnen

Ein typisches Schaltschranknetzteil stellt eine geregelte Ausgangsspannung von 24 V DC bereit. Der angegebene Nennstrom beschreibt den Strom, den das Gerät unter den spezifizierten Betriebsbedingungen dauerhaft liefern kann.

Die elektrische Ausgangsleistung ergibt sich aus:

P = U × I

Ein Netzteil mit 24 V und 10 A besitzt damit eine Nennausgangsleistung von:

24 V × 10 A = 240 W

Für die Auslegung sollte zunächst mit dem Strom gerechnet werden, da die angeschlossenen Verbraucher meist eine Stromaufnahme bei 24 V angeben. Bei Geräten mit einem weiten Versorgungsspannungsbereich muss jedoch beachtet werden, dass die Stromaufnahme bei niedrigerer Spannung steigen kann.

Auch der Wirkungsgrad ist relevant. Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung wird überwiegend als Wärme im Schaltschrank abgegeben. Ein Netzteil mit 240 W Ausgangsleistung und 92 % Wirkungsgrad erzeugt bei Nennlast ungefähr 21 W Verlustleistung.

Alle 24-V-Verbraucher systematisch erfassen

Die Grundlage jeder Dimensionierung ist eine vollständige Lastliste. Neben den offensichtlichen Verbrauchern werden häufig kleine Hilfsgeräte vergessen, die sich zusammen zu einer relevanten Belastung addieren.

Typische 24-V-Verbraucher sind:

• SPS und Ein-/Ausgabemodule,
• HMI und Industrie-PCs,
• Sensoren und Messumformer,
• Signalkonverter und Speisetrenner,
• Ethernet-Switches und Feldbuskomponenten,
• Relais, Schütze und Koppelmodule,
• Magnetventile und Bremsen,
• Warnleuchten und Signalgeber,
• Lüfter und kleine DC-Motoren,
• elektronische Sicherungen und USV-Module.

Für jeden Verbraucher sollten mindestens folgende Daten dokumentiert werden:

Angabe	Bedeutung für die Auslegung
Nennstrom	Dauerhafte Belastung im normalen Betrieb
Maximalstrom	Höchste Stromaufnahme im zulässigen Betrieb
Einschaltstrom	Kurzzeitige Belastung beim Einschalten
Dauer der Lastspitze	Vergleich mit der Boost-Kennlinie des Netzteils
Minimal zulässige Spannung	Grenze für Leitungsverlust und Spannungseinbruch
Betriebszustand	Gleichzeitigkeit mit anderen Verbrauchern

Eine reine Addition der typischen Stromaufnahme ist nicht ausreichend, wenn im Datenblatt zusätzlich ein höherer Maximal- oder Einschaltstrom angegeben wird.

Gleichzeitigkeit und Betriebszustände berücksichtigen

Nicht jeder Verbraucher ist während des gesamten Maschinenzyklus gleichzeitig aktiv. Trotzdem darf die Gleichzeitigkeit nicht pauschal zu niedrig angesetzt werden.

Für die Lastberechnung sollten mehrere Betriebszustände betrachtet werden:

• Einschalten der Gesamtanlage,
• normaler Automatikbetrieb,
• gleichzeitiges Schalten mehrerer Ventile,
• Einrichten oder Handbetrieb,
• Störung und sichere Abschaltung,
• Wiederanlauf nach Spannungsausfall,
• Wartung mit zusätzlichen Diagnosegeräten.

Bei acht Magnetventilen muss nicht zwangsläufig mit acht gleichzeitig aktiven Spulen gerechnet werden. Wenn der Ablauf jedoch vier gleichzeitig geschaltete Ventile zulässt, müssen mindestens diese vier berücksichtigt werden.

Sicherheitsfunktionen verdienen besondere Aufmerksamkeit. Beim Auslösen eines Not-Halts können mehrere Relais und Ventile gleichzeitig ihren Zustand ändern. Der dadurch entstehende Lastfall kann sich vom normalen Produktionsbetrieb deutlich unterscheiden.

Einschalt- und Anlaufströme richtig bewerten

Beim Begriff Einschaltstrom müssen zwei unterschiedliche Effekte unterschieden werden:

• Eingangsseitiger Einschaltstrom des Netzteils: entsteht beim Laden der internen Kondensatoren auf der AC-Seite und belastet Leitungsschutzschalter, Schütze oder vorgeschaltete USV-Systeme.
• Ausgangsseitiger Einschaltstrom der Verbraucher: entsteht auf der 24-V-Seite beim Laden von Eingangskondensatoren oder beim Anziehen magnetischer und mechanischer Lasten.

Werden mehrere Netzteile gleichzeitig über einen Hauptschütz eingeschaltet, können deren eingangsseitige Stromspitzen einen Leitungsschutzschalter auslösen, obwohl die spätere Dauerlast unkritisch ist.

Auf der Ausgangsseite können insbesondere folgende Verbraucher hohe Startströme erzeugen:

• HMI und Industrie-PCs,
• DC/DC-Wandler,
• Frequenzumrichter-Steuerelektronik,
• Kommunikationsgeräte mit großen Eingangskondensatoren,
• Magnetventile, Schütze und Bremsen,
• DC-Motoren und Lüfter.

Entscheidend ist nicht nur der Spitzenwert, sondern auch dessen Dauer. Eine Stromspitze von 20 A für wenige Mikrosekunden belastet das Netzteil anders als 15 A über mehrere hundert Millisekunden.

Kapazitive Lasten und Ladeenergie

Viele elektronische Verbraucher besitzen am Eingang Kondensatoren. Beim Einschalten müssen diese zunächst geladen werden. Der theoretische Ladestrom hängt von Kapazität und Spannungsanstieg ab:

I = C × ΔU / Δt

Die im Kondensator gespeicherte Energie beträgt:

E = ½ × C × U²

Mehrere einzeln unauffällige Geräte können beim gemeinsamen Einschalten eine große Gesamtkapazität bilden. Das Netzteil kann dann in seine Strombegrenzung wechseln. Die Ausgangsspannung steigt langsamer an oder fällt kurzfristig ab.

Mögliche Folgen sind:

• SPS startet mehrfach neu,
• HMI bleibt im Bootvorgang hängen,
• Kommunikationsmodule melden Unterspannung,
• Relais ziehen an und fallen wieder ab,
• mehrere Geräte starten zeitlich versetzt oder undefiniert.

Bei großen kapazitiven Lasten sollte geprüft werden, welche maximale Lastkapazität das Netzteil zulässt und wie sich seine Ausgangsspannung beim Einschalten verhält.

Boost-Funktion des Netzteils beurteilen

Viele industrielle Stromversorgungen können kurzzeitig mehr als ihren Nennstrom liefern. Hersteller verwenden dafür Begriffe wie Power Boost, Dynamic Boost, Top Boost oder Kurzschluss-Boost.

Diese Funktionen dürfen nicht gleichgesetzt werden. Zu prüfen sind:

• Höhe des zusätzlichen Stroms,
• zulässige Dauer der Überlast,
• Wiederholzeit zwischen zwei Boost-Vorgängen,
• Temperaturbereich, in dem der Boost verfügbar ist,
• Verhalten nach Ablauf der Boostzeit,
• Verhalten bei Kurzschluss und kapazitiver Last.

Ein Netzteil mit 10 A Nennstrom und 15 A Boost kann beispielsweise eine kurze Lastspitze abfangen. Es ist jedoch nicht automatisch für einen dauerhaften Betriebsstrom von 12 A geeignet.

Einige Stromversorgungen stellen kurzzeitig einen besonders hohen Fehlerstrom bereit, damit ein nachgeschalteter Leitungsschutzschalter auslösen kann. Diese Funktion dient der Selektivität und ist nicht mit einer allgemeinen Dauerreserve zu verwechseln.

Wie viel Leistungsreserve ist sinnvoll?

Eine pauschale Reserve von etwa 20 bis 30 % ist für eine erste Planung häufig praktikabel. Sie ersetzt jedoch nicht die Prüfung der tatsächlichen Lastspitzen und Temperaturbedingungen.

Die Reserve erfüllt mehrere Aufgaben:

• Ausgleich von Bauteiltoleranzen,
• Berücksichtigung späterer Erweiterungen,
• geringere thermische Dauerbelastung,
• Reserve für Lastspitzen,
• Alterung und verschlechterte Kühlbedingungen.

Eine übermäßig große Stromversorgung ist ebenfalls nicht immer optimal. Sie benötigt mehr Platz, kann einen höheren eingangsseitigen Einschaltstrom besitzen und erschwert unter Umständen die selektive Absicherung kleiner Leitungsabzweige.

Die Reserve sollte deshalb aus dem Projekt entstehen. Bei einer unveränderlichen Serienmaschine kann sie geringer ausfallen als bei einem modularen Schaltschrank, der später um weitere Sensoren und Ventile ergänzt werden soll.

Spannungsabfall in 24-V-Leitungen berechnen

Bei Gleichstrom muss der Widerstand des Hin- und Rückleiters berücksichtigt werden. Für eine Kupferleitung kann der Spannungsabfall vereinfacht berechnet werden mit:

ΔU = 2 × l × I × ρ / A

Dabei bedeuten:

• ΔU: Spannungsabfall in Volt,
• l: einfache Leitungslänge in Metern,
• I: Laststrom in Ampere,
• ρ: spezifischer Widerstand von Kupfer, ungefähr 0,0178 Ω·mm²/m bei 20 °C,
• A: Leiterquerschnitt in mm².

Beispiel:

• einfache Leitungslänge: 30 m,
• Laststrom: 4 A,
• Leiterquerschnitt: 1,5 mm².

Damit ergibt sich:

ΔU = 2 × 30 m × 4 A × 0,0178 Ω·mm²/m ÷ 1,5 mm² ≈ 2,85 V

Bei exakt 24,0 V am Netzteil erreichen den Verbraucher rechnerisch nur etwa 21,15 V. Spannungsabfälle an Sicherungen, Klemmen und Steckverbindern sind dabei noch nicht berücksichtigt.

Ob diese Spannung ausreicht, muss mit der minimal zulässigen Versorgungsspannung des Verbrauchers verglichen werden. Der Leitungswiderstand steigt außerdem mit der Temperatur.

Das Erhöhen der Netzteilausgangsspannung kann einen bekannten Leitungsverlust teilweise kompensieren. Dabei darf an nahe gelegenen Verbrauchern und bei geringer Last jedoch keine unzulässig hohe Spannung entstehen.

24-V-Verteilung und Leitungsquerschnitt planen

Eine sternförmige oder in Funktionsgruppen aufgeteilte Verteilung ist häufig zuverlässiger als eine lange Durchverdrahtung durch den gesamten Schaltschrank oder die Maschine.

Sinnvolle Lastgruppen sind beispielsweise:

• SPS und sicherheitsrelevante Steuerung,
• Sensoren und analoge Messtechnik,
• HMI und Kommunikation,
• Relais und Schütze,
• Magnetventile und sonstige Aktoren.

Die Trennung empfindlicher Elektronik von stark schaltenden Aktoren reduziert die gegenseitige Beeinflussung. Ein Ventilstoß verursacht dann nicht unmittelbar denselben Spannungsabfall an der SPS-Zuleitung.

Bei dezentralen Verbrauchern können größere Querschnitte, separate Leitungen, eine lokale Stromversorgung oder ein DC/DC-Wandler sinnvoller sein als eine einzige lange 24-V-Leitung.

Der Querschnitt muss sowohl hinsichtlich Spannungsabfall als auch Strombelastbarkeit und Kurzschlussschutz ausgelegt werden.

Sicherungen und Selektivität richtig auslegen

Eine Sicherung schützt nicht automatisch zuverlässig, nur weil ihr Nennstrom kleiner als der Nennstrom des Netzteils ist. Schaltnetzteile begrenzen ihren Ausgangsstrom. Dadurch kann der Fehlerstrom zu niedrig sein, um einen konventionellen Leitungsschutzschalter schnell auszulösen.

Im Fehlerfall kann dann die gesamte 24-V-Spannung zusammenbrechen, obwohl nur ein einzelner Verbraucherzweig einen Kurzschluss aufweist.

Für eine selektive Versorgung können eingesetzt werden:

• geeignete Schmelzsicherungen,
• auf das Netzteil abgestimmte Leitungsschutzschalter,
• elektronische Sicherungsautomaten,
• Selektivitätsmodule mit einstellbaren Ausgangsströmen,
• separate Stromversorgungen für kritische Lastgruppen.

Die Schutzorgane müssen zur Ausgangskennlinie des Netzteils, zum Leiterquerschnitt und zur maximalen Last des jeweiligen Abzweigs passen.

Temperaturderating und Schaltschrankklima

Der auf dem Typenschild angegebene Nennstrom gilt nur unter den im Datenblatt genannten Temperatur- und Montagebedingungen. Oberhalb einer bestimmten Umgebungstemperatur muss der maximal zulässige Ausgangsstrom häufig reduziert werden.

Maßgeblich ist die Temperatur direkt am Netzteil im Schaltschrank und nicht die Raumtemperatur außerhalb des Gehäuses.

Die tatsächliche Temperatur wird beeinflusst durch:

• Verlustleistung des Netzteils,
• benachbarte Frequenzumrichter und Schütze,
• Abstände zu anderen Geräten,
• Luftzirkulation und Einbaulage,
• Schaltschrankgröße und Sonneneinstrahlung,
• Filtermatten und Lüfterzustand.

Ein 10-A-Netzteil kann bei hoher Schaltschranktemperatur möglicherweise nicht mehr dauerhaft 10 A liefern. Die Lastberechnung muss deshalb mit der Derating-Kennlinie des konkreten Geräts abgeglichen werden.

Parallelschaltung und spätere Erweiterung

Zwei Netzteile dürfen nicht ohne Prüfung parallel verbunden werden. Der Hersteller muss den Parallelbetrieb ausdrücklich zulassen.

Zu unterscheiden sind:

• Leistungserhöhung: Beide Netzteile teilen sich im Normalbetrieb die Last.
• Redundanz: Jedes Netzteil kann die erforderliche Last allein versorgen.

Für einen stabilen Parallelbetrieb sind je nach Gerät erforderlich:

• gleicher Gerätetyp und Leistungsbereich,
• identisch eingestellte Ausgangsspannung,
• gleichartige Leitungswiderstände,
• aktive Stromaufteilung oder Herstellerfreigabe,
• Entkopplungs- beziehungsweise Redundanzmodul,
• getrennte eingangsseitige Absicherung.

Für eine geplante Erweiterung ist ein von Beginn an ausreichend dimensioniertes Netzteil häufig einfacher. Bei größeren Anlagen kann eine modulare Aufteilung auf mehrere Lastgruppen jedoch übersichtlicher und ausfallsicherer sein.

Versorgung unter realen Bedingungen prüfen

Eine Leerlaufmessung am Netzteilausgang zeigt lediglich, ob die Spannung ohne relevante Belastung vorhanden ist. Sie beweist nicht, dass die Versorgung während des Maschinenzyklus stabil bleibt.

Sinnvolle Messstellen sind:

• direkt am Netzteilausgang,
• hinter dem elektronischen Sicherungsmodul,
• an der letzten Verteilklemme,
• direkt am betroffenen Verbraucher,
• zwischen Plus- und Minusleitung eines Lastzweigs.

Mit der Min-/Max-Funktion eines geeigneten Multimeters lassen sich kurze Einbrüche erfassen. Für sporadische oder sehr kurze Ereignisse ist ein Datenlogger oder Oszilloskop häufig aussagekräftiger.

Netzteil und Verbraucher sollten während des ungünstigsten realen Lastfalls geprüft werden. Dazu gehören gleichzeitiger Maschinenstart, Ventilschaltungen, HMI-Start und Wiederanlauf nach Netzausfall.

Arbeiten und Messungen in Schaltschränken dürfen nur von entsprechend qualifiziertem Fachpersonal mit geeigneten Messmitteln durchgeführt werden.

Typische Auslegungsfehler

Fehler	Mögliche Folge	Sinnvolle Maßnahme
Nur typische Dauerströme addiert	Spannungseinbruch bei Start oder Lastwechsel	Maximal- und Einschaltströme berücksichtigen
Reserve pauschal mit 20 % angesetzt	Kurze hohe Lastspitzen werden trotzdem nicht beherrscht	Reserve und Boostkennlinie getrennt prüfen
Alle Verbraucher über eine lange Leitung versorgt	Hoher Spannungsabfall am entfernten Verbraucher	Lastgruppen und Leitungsquerschnitte optimieren
Netzteil bei Raumtemperatur dimensioniert	Überlast im warmen Schaltschrank	Derating bei tatsächlicher Gerätetemperatur berücksichtigen
Konventioneller Leitungsschutzschalter ohne Prüfung verwendet	Gesamte 24-V-Schiene bricht bei einem Kurzschluss zusammen	Selektivität mit Netzteilkennlinie abstimmen
Ausgangsspannung stark erhöht	Nahe Verbraucher erhalten eine zu hohe Spannung	Spannung an allen Lastpunkten kontrollieren
Netzteile ungeprüft parallelgeschaltet	Ungleichmäßige Lastverteilung oder Rückspeisung	Nur freigegebene Parallel- oder Redundanzschaltung verwenden
Spannung nur im Leerlauf gemessen	Kurze Einbrüche bleiben unerkannt	Direkt am Verbraucher unter realer Last messen

Praxisbeispiel: HMI startet neu, wenn Ventile schalten

In einer Verpackungsmaschine werden SPS, HMI, Sensorik, Ethernet-Switch, Relais und acht Magnetventile über ein gemeinsames 24-V-Netzteil mit 5 A versorgt.

Die Lastliste ergibt:

• SPS und I/O: 1,3 A,
• HMI: 1,0 A im Betrieb, kurzzeitig 2,2 A beim Start,
• Sensoren und Messumformer: 0,9 A,
• Ethernet-Switch: 0,5 A,
• Relais und Meldeleuchten: 0,4 A,
• vier gleichzeitig aktive Ventile: 1,0 A.

Der ungünstigste Dauerstrom beträgt damit bereits:

1,3 A + 1,0 A + 0,9 A + 0,5 A + 0,4 A + 1,0 A = 5,1 A

Das vorhandene 5-A-Netzteil ist damit schon im stationären Betrieb zu klein. Beim Start des HMI und gleichzeitigen Schalten mehrerer Ventile steigt die Belastung weiter an.

Zusätzlich werden die Ventile über eine 20 m lange Leitung mit nur 1,0 mm² versorgt. Dadurch entsteht beim Schalten ein deutlicher Spannungsabfall. Das HMI ist am Ende derselben Verteilerkette angeschlossen und startet bei jedem größeren Ventilzyklus neu.

Die Anlage wird geändert:

• Ein 24-V-Netzteil mit 10 A und geeigneter Boostfunktion wird eingesetzt.
• SPS, HMI und Sensorik erhalten einen eigenen abgesicherten Lastzweig.
• Die Magnetventile werden über einen getrennten Abzweig versorgt.
• Der Leitungsquerschnitt zu den Ventilen wird vergrößert.
• Die Spannung wird direkt am HMI während des Maschinenstarts aufgezeichnet.

Nach dem Umbau bleibt die Versorgung auch beim gleichzeitigen Schalten mehrerer Ventile stabil. Das Beispiel zeigt, dass Netzteilgröße, Leitungsverteilung und Spannungsabfall gemeinsam betrachtet werden müssen.

Empfohlener Auslegungsablauf

1. Alle 24-V-Verbraucher vollständig erfassen.
2. Nenn-, Maximal- und Einschaltstrom aus den Datenblättern übernehmen.
3. Relevante Betriebs- und Störzustände definieren.
4. Maximal gleichzeitig auftretenden Dauerstrom berechnen.
5. Höhe und Dauer aller Lastspitzen bestimmen.
6. Geeignete Reserve für Toleranzen und Erweiterungen festlegen.
7. Boostkennlinie des Netzteils mit den Lastspitzen vergleichen.
8. Temperaturderating und Montagebedingungen prüfen.
9. Leitungslängen, Querschnitte und Spannungsabfälle berechnen.
10. Empfindliche Elektronik und Aktoren in Lastgruppen aufteilen.
11. Sicherungen und Selektivität anhand der Netzteilkennlinie auslegen.
12. Parallelbetrieb oder Redundanz nur mit freigegebenen Komponenten planen.
13. Eingangsseitigen Einschaltstrom und vorgeschaltete Schutzorgane prüfen.
14. Versorgung unter realen Betriebsbedingungen messen.
15. Lastliste und Reserven für spätere Erweiterungen dokumentieren.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

Stromversorgung

Die Kategorie Stromversorgung enthält unterschiedliche Lösungen für industrielle Mess-, Steuer- und Überwachungsanwendungen.

Je nach Aufgabe kommen unter anderem infrage:

• geregelte Gleichspannungsversorgungen,
• DC/DC-Wandler,
• Lade- und Puffergeräte,
• Wechselrichter,
• Trenn- und Stelltransformatoren,
• Mehrkanal- und Universalstromversorgungen.

Für eine Anfrage sollten mindestens Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Dauerstrom, Lastspitzen, Temperaturbereich, Einbauart und benötigte Schutzfunktionen angegeben werden.

Netzgeräte und Laborstromversorgung

Die Kategorie Netzgeräte und Laborstromversorgung umfasst einstellbare Einfach-, Mehrfach- und Hochleistungsquellen.

Solche Geräte eignen sich insbesondere für:

• Ermittlung der tatsächlichen Stromaufnahme eines Verbrauchers,
• Prüfung des Verhaltens bei Unter- und Überspannung,
• Inbetriebnahme von Sensoren und elektronischen Modulen,
• Simulation unterschiedlicher 24-V-Versorgungszustände,
• Entwicklung und Fehlersuche am Prüfstand.

Eine Laborstromversorgung ist jedoch nicht automatisch als dauerhaftes Schaltschranknetzteil geeignet. Für den festen Einbau müssen Montageart, Zulassungen, EMV, Temperaturbereich und Dauerbetriebsfestigkeit zur Maschine oder Anlage passen.

DC/DC-Wandler und gepufferte Versorgungen

Bei langen Leitungen, schwankender Eingangsspannung oder unterschiedlichen Spannungsebenen kann ein DC/DC-Wandler sinnvoll sein. Für Anlagen, die kurze Netzunterbrechungen überbrücken müssen, kommen Puffer- oder DC-USV-Lösungen infrage.

Diese Komponenten ersetzen keine korrekte Netzteildimensionierung. Laststrom, Ladeleistung, Batterie beziehungsweise Energiespeicher und Überbrückungsdauer müssen zusätzlich berechnet werden.

Fazit: Nicht nur den Dauerstrom addieren

Die richtige Dimensionierung einer 24-V-DC-Stromversorgung beginnt mit einer vollständigen Lastliste. Neben dem Dauerstrom müssen Einschaltströme, kapazitive Lasten, Gleichzeitigkeit und spätere Erweiterungen berücksichtigt werden.

Eine Leistungsreserve von 20 bis 30 % kann ein sinnvoller Planungswert sein. Sie ersetzt jedoch nicht den Abgleich zwischen Lastspitze und Boostkennlinie des konkreten Netzteils.

Bei langen Leitungen kann der Spannungsabfall kritischer sein als die eigentliche Netzteilleistung. Deshalb müssen Leitungsquerschnitt, Verteilung, Sicherungen und minimale Versorgungsspannung der Verbraucher gemeinsam geprüft werden.

Temperaturderating und Selektivität entscheiden darüber, ob die Stromversorgung auch im warmen Schaltschrank und bei einem Fehler stabil bleibt. Die endgültige Prüfung sollte immer unter realen Betriebsbedingungen und direkt am empfindlichsten Verbraucher erfolgen.

Häufige Fragen zur Dimensionierung von 24-V-Netzteilen

Wie groß sollte ein 24-V-Netzteil gewählt werden?

Der Nennstrom muss mindestens den maximal gleichzeitig auftretenden Dauerstrom abdecken. Zusätzlich sind Lastspitzen, Temperaturderating, Leitungsverluste und eine angemessene Erweiterungsreserve zu berücksichtigen.

Sind 20 % Reserve immer ausreichend?

Nein. 20 bis 30 % sind lediglich ein möglicher Planungswert. Ein HMI oder eine kapazitive Last kann kurzfristig wesentlich mehr Strom benötigen, als diese Reserve abdeckt.

Was ist der Unterschied zwischen Nennstrom und Booststrom?

Der Nennstrom darf unter den spezifizierten Bedingungen dauerhaft fließen. Der Booststrom steht nur unter definierten Bedingungen und meist für eine begrenzte Dauer zur Verfügung.

Warum fällt die Spannung beim Einschalten ab?

Mögliche Ursachen sind hohe Einschaltströme, große Eingangskondensatoren, Strombegrenzung des Netzteils, zu kleine Leitungsquerschnitte oder gemeinsame Leitungen für empfindliche Elektronik und Aktoren.

Wie berechne ich den Spannungsabfall bei 24 V DC?

Bei einer Zweileiterverbindung kann vereinfacht mit ΔU = 2 × l × I × ρ / A gerechnet werden. Dabei müssen Hin- und Rückleiter berücksichtigt werden.

Darf die Ausgangsspannung auf 25 oder 26 V erhöht werden?

Nur wenn der Einstellbereich des Netzteils und die zulässige Versorgungsspannung aller angeschlossenen Geräte dies erlauben. Die Spannung muss sowohl an nahen als auch an entfernten Verbrauchern geprüft werden.

Kann ich zwei 24-V-Netzteile einfach parallel anschließen?

Nein. Der Hersteller muss den Parallelbetrieb zulassen. Für eine redundante Versorgung ist außerdem häufig eine geeignete Entkopplung erforderlich.

Warum löst der Leitungsschutzschalter im 24-V-Kreis nicht aus?

Das Netzteil kann seinen Ausgangsstrom so stark begrenzen, dass der erforderliche magnetische Auslösestrom nicht erreicht wird. In solchen Fällen können abgestimmte Sicherungen oder elektronische Selektivitätsmodule erforderlich sein.

Wo sollte die 24-V-Spannung geprüft werden?

Nicht nur direkt am Netzteil, sondern auch hinter Sicherungen, an Verteilklemmen und direkt am kritischen Verbraucher – jeweils während des ungünstigsten Betriebszustands.